传热学小论文相向双程套管顺逆流的计算方法研究.doc

相向双程套管顺逆流的计算方法研究学院：市政环境工程学院学院：市政环境工程学院班级：班级：姓名：姓名：学号：学号：摘要摘要 采用效率传热单元法(ε-NTU)分析了顺流和逆流 2 种形式套管式换热器效率的影响因 素, 给出了效率计算公式和线算图分析认为,当采用双程套管换热器时,顺流连接方式的 换热效率较高 关键词关键词：换热器 换热效率 顺流 逆流 双程引言引言套管式换热器因结构简单、传热面积大、传热效果好以及适应性强等特点在污水源热泵 空调系统中得到广泛使用[1]一般逆流换热效率 比顺流高[2~4]但对于双程套管换热器,顺 流的换热效率并不比逆流差[5]可以利用效率-传热单元数法对几类套管式换热器的换热 效率进行分析,推导出顺流和逆流时换热效率的计算公式1 1 双程套管换热效率分析双程套管换热效率分析逆、顺流式双程套管换热器示意分别见图 1 和 2图中,th1 为高温流体的入口温度, th2 为高温流体的中间温度,th3 为高温流体的出口温度,tc1 为低温流体的入口温度,tc2 为 低温流体的中间温度,tc3 为低 温流体的出口温度,℃ 双程套管换热器和单程套管换热器相比,增加了换热面积和换热时间,换热效果较单程 好。

但是冷、热 2 种流体的相对流向仍然是影响换热器换热效率的主要原因 图 1 逆流式双程套管换热器示意图 图 2 顺流式双程套管换热器示意图需要指出的是,根据文献[4]的定义,虽然大热容量流体的进出口温差与冷、热 2 种流体 的进口温差之比已不再具有换热效率的含义,但是相应的 ε 与 NTU 之间的 数学关系依然正 确,且 ε 越大,得到的换热量越大实验测试表明,水-水换热器中,冷、热水的密度和比热 容相差甚小,可以认为相同,计算 关系式较简单,对 于 2 种不同类型的冷、热流体间的换热,密 度和比热容一般不相同,换算关系式较复 杂但用水-水换热器得出的结论仍然适用故以 水-水换热器为例进行分析根据换热效率 ε 的定义式,由文献[5]中的图 1 可知,对于逆流单程套管换热器有： 3331 1 chhh ntttt  ………………………………（1） 3232 2chhh ntttt………………………………（2） 式（1）和式（2）分别为逆流形式去、回两程套管换热器的换热效率由于去，回两程套管换热器的 NTU 相同，故 nn21,且1221ccrhhttCtt，由此可得逆流双程套管换热器的总效率n为：211 113112nrn chhh nCtttt………………（3）将逆流单程套管换热效率公式带入式（3） ，可得：2)]}1 (exp[1{)]}1 (2exp[11rrrr nCNTUCCNTUC ………………………（4）当1rC时有：2)1(2 NTUNTU n……………………………（5）同理，对于顺流单程套管换热器，有2131 1 chhh stttt ，1232 2 chhh stttt  ， （ss21,分别为顺流形式去，回两程套管的换热效率） ，且ss21，2321)(ccrhhttCtt，因此可得顺流双程套管换热器的总效率为s：221111131 1)1(2srsrschhh sCC tttt  …………………（6）将顺流单程套管换热器的效率公式代入式（6）可得：)]1 (2exp[)]1 (exp[21{)]}1 (2exp[1){1 (2rrrrrrrr sCNTUCCNTUCCCCNTUC  ………（7）由式（7）和（4）可得逆流，顺流时双程套管换热器总效率sn,与rC和NTU的关系曲线图 3 和图 6. 、 图三 双程套管换热器逆流时n与NTU和rC曲线 图四 双程套管换热器顺流是s与NTU和rC曲线2 2 结论结论(1) 给出了单程套管换热器顺流和逆流换热效 率的计算公式,采用 ε-NTU 法分析了 单程套管换热 器换热效率的影响因素,对同一换热器,采用逆流换 热方式的效率较顺流换 热效率高。

2) 采用 ε-NTU 法得到了双程套管换热系统逆 流和顺流的换热效率公式,发现逆流换 热效率并不 随换热面积增加而单调增加,该反常现象是返热等 因素造成的3) 对双程套管换热系统,顺流效率始终大于逆 流效率,说明双程套管换热系统应采用 顺流形式参考文献参考文献: :[1] 蒋能照,刘道平.水源、地源、水环热泵空调技术及应用[M].北 京:机械工业出版社,2007:84-86.[2] 王 军,陈良才,冯志力·并、逆流间壁换热器冷热流体温度分 布方程[J] .石油化工 设备,2008,37(3):9-12.[3] 章熙民,任泽霈.传热学[M].北京:中国建筑工业出版社, 2001:275-280.[4] 张承虎,孙德兴,吴荣华.城市污水冷热源输送换热法(2)换热 形式与效率分析[J].暖 通空调,2008,38(3):68-72.[5] Yoshii T.Technology for Utilizing Unused Low Temperature Difference Energy[J].Journal of the Japan Institute of Ener- gy,2001,(8):696-706.[6] 马最良,吕 悦.地源热泵系统设计与应用[M] .北京:机械工 业出版社,2007:127-129. (杜编) 。